CN107923930B - 基于具有共享电容器的感测/参考lc环形振荡器的具有差分电感读出的电感性感测 - Google Patents

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Abstract

对于(诸如,用于接近度切换的)电感性感测,差分电感读出(141)基于作为LC环形振荡器实现的感测/参考谐振器,其具有LS/LR电感器线圈和共享的(时间多路复用的)谐振器电容器Cc。环形振荡器包括匹配的Lsense/Lref驱动器(124,126),其(通过外部启用信号OEsense/OEref)被时间多路复用,来基于通过环形振荡器从Lsense/Lref谐振器获得的(诸如谐振状态的)所得Lsense/Lref谐振测量,提供Lsense/Lref谐振器激励信号到Lsense/Lref谐振器(LS/LR,Cc)。差分读出数据基于时间多路复用的Lsense/Lref谐振测量,其分别对应于LS/LR线圈电感(诸如,基于Lsense/Lref谐振器振荡频率)。环形振荡器可以用施密特触发器(122)来实现,该施密特触发器(122)将模拟谐振测量转换成至Lsense/Lref驱动器的数字输入。驱动器匹配和布局匹配可用于提高精度。寄生电容在驱动器输出处的影响可以通过在不活动的LS/LR线圈电感两端短路或自举来抑制。

Description

基于具有共享电容器的感测/参考LC环形振荡器的具有差分 电感读出的电感性感测
技术领域
本申请一般涉及电感性感测,并且更具体地涉及谐振电感性感测。
背景技术
电感性传感器用于基于在感测B场中的变化检测/测量事件/条件。电感性传感器包括耦合到电感数据转换器(IDC)的感测电感器线圈。IDC驱动传感器线圈来投射感测B场,并且获取对应于投射的B场中的变化的传感器测量(读出(readout)),其对应于感测的事件/条件。
例如,在定义的接近度切换阈值内,电感性接近度传感器/开关检测导电目标到电感性传感器的接近度。电感性接近度传感器/开关具有充足的动态范围以检测具有纳米分辨率的接近度。然而,切换精度受到温度漂移和元件公差的限制。
电感性感测(包括电感性接近度感测)可以基于谐振感测来实现,其中电感性传感器是具有电感器线圈和串联/并联电容器(LC谐振电路)的谐振器,其中,以串联电阻Rs(损耗因子)表征传感器谐振器中的损耗。IDC驱动传感器谐振器以维持谐振状态(持续振荡)以投射感测B场,并获得对应于如传感器谐振器中的谐振状态中的变化所反应的对最近的目标的传感器响应的传感器测量。
表现为谐振状态中的变化的传感器谐振器响应可以基于以下内容中的任一个:(a)测量由于目标中涡电流损耗(涡电流感测)导致的传感器谐振器损耗中的变化,其表现为传感器谐振器阻抗中的变化;或(b)测量由于涡电流反电动势导致的感测线圈电感中的变化,其表现为传感器谐振器振荡频率中的变化。在谐振器损耗的情况中,谐振器损耗因子Rs可以用等效并联阻抗Rp(Rp=(1/Rs)*(L/C))表征,其考虑了与频率有关的LC无功(reactive)阻抗,使得总谐振器阻抗中的变化1/Rp可以被测量作为平衡谐振器阻抗和保持谐振(持续振荡)所需的负阻抗中的变化-1/Rp。在谐振器电感的情况中,由感应的涡电流引起的反电动势有效地改变了传感器线圈电感,其表现为维持谐振(持续振荡)所需的谐振器振荡频率中的相应变化。设计考虑因素包括对温度影响所需的灵敏度和公差。例如,基于传感器谐振器损耗的涡电流感测更敏感,但传感器电感不易受到温度影响的影响。
在至少一个示例中,对于在具有单一IDC的多通道配置中使用的两个相同的传感器谐振器,即使针对两个LC谐振回路,将谐振器电容器失配降低到0.1%,所得距离误差可为线圈直径的1%。
发明内容
所描述的示例包括用于基于具有共享的谐振器电容器的感测/参考LC环形振荡器利用差分电感读出进行电感性感测的装置和方法,诸如,可以用于电感性接近度感测/切换。
在所描述的示例中,电感性感测方法适于与感测/参考谐振器一起使用,Lsense/Lref谐振器包括感测/参考电感器线圈LS/LR,并且包括共有(共享)谐振器电容器Cc。该方法包括:(a)驱动Lsense谐振器作为时间多路复用的Lsense环形振荡器,其包括基于从Lsense谐振器输入到Lsense环形振荡器的所得时间多路复用的Lsense谐振测量来驱动时间多路复用的Lsense谐振器激励信号进入Lsense谐振器,以维持Lsense谐振器振荡;和(b)驱动Lref谐振器作为时间多路复用的Lref环形振荡器,其包括基于从Lref谐振器输入到Lref环形振荡器的所得时间多路复用的Lref谐振测量驱动时间多路复用的Lref谐振器激励信号进入Lref谐振器,以维持Lsense谐振器振荡;和(c)对Lsense和Lref环形振荡器的操作进行时间多路复用以使得能够通过Lsense和Lref谐振器共享共有谐振器电容器Cc。基于时间多路复用的Lsense和Lref谐振测量提供差分读出数据,其分别对应于LS和LR电感器线圈的电感。
在其他方面中:(a)Lsense谐振测量对应于Lsense谐振器的谐振状态,其包括具有稳态振荡的谐振状态,而Lref谐振测量则对应于Lref谐振器的谐振状态,其包括具有稳态振荡的谐振状态;(b)差分读出数据基于Lsense和Lref谐振器振荡频率,如分别与LS/LR电感器线圈的电感相关;(c)LC环形振荡器可以用施密特触发器实现,该施密特触发器耦合到LCOM输入以基于提供给Lsense/Lref驱动器的预定的高和低阈值将时间多路复用的Lsense/Lref谐振测量转换为数字施密特触发器输出;和(d)通过以下中的一个,可抑制寄生电容:选择性地短路电感线圈中的不活动的一个,或者选择性地自举在电感线圈中的不活动的一个两端的来自共有谐振器电容器Cc的电压。
附图说明
图1A/1B说明了基于具有共享电容器的感测/参考LC环形振荡器的具有差分电感读出的电感性传感器120的示例实施例,其包括由施密特触发器122驱动的差分感测和参考谐振器(LS/LR,Cc),该施密特触发器122将来自谐振器的模拟谐振测量转换为由匹配驱动器124、126驱动到谐振器的数字谐振器激励信号,该匹配驱动器124、126被启用/禁用(OEsense/OEref)以时间多路复用(图1B,124_OE,126_OE)感测/参考谐振器(启用利用共享电容器的操作)。
对于图1A的示例电感性传感器,图2A/2B说明感测谐振器(LS,Cc)的示例LC环形振荡器操作,其包括在谐振器振荡频率(125osc)与施密特触发器水平(高/低)之间的关系,其中,施密特触发器122将来自感测谐振器的谐振测量125c转换为数字感测谐振器激励信号122A。
对于使用具有共享电容器的感测/参考LC环形振荡器的电感性传感器120的示例实施例,图3说明寄生电容(Cpar)对感测/参考驱动器124、126的影响,其包括引入第二谐振模式。
图4和图5说明使用具有共享电容器的感测/参考LC环形振荡器的电感性传感器120的替代的示例实施例,其包括:对感测/参考LC环形振荡器的修改来最小化通过寄生电容(Cpar)引起的第二谐振模式。图4说明了示例实施例,其中,LC环形振荡器包括在LS和LR电感器线圈两端连接的短路开关(Ssense,Sref)以选择性地短路禁用的谐振器。图5说明了示例性实施例,其中,LC环形振荡器包括在LS和LR电感器线圈两端与相应自举缓冲器放大器535、537串联连接的短路开关(Ssense,Sref)以选择性地自举在禁用的谐振器两端的共有电容器电压。
图6A和图6B说明基于感测/参考LC环形振荡器提供差分电感读出的电感性传感器系统600示例实施例,其包括:耦合到感测/参考谐振器的IDC 601,其中,LSENSE和LREF输出耦合到LS和LR电感器线圈,以及LCOM输入耦合到共有(共享)谐振器电容器CC,该IDC包括:具有针对感测/参考谐振器的LC环形振荡器转换器的差分IDC内核621,以为至数字施密特触发器651的输入提供差分电感读出(LS+和LR-)。
具体实施方式
示例实施例一般涉及用于各种应用的电感性感测,诸如,电感性接近度感测。在至少一个示例中,利用差分电感读出的电感性感测是基于具有共享电容器的感测/参考LC环形振荡器。
根据示例实施例,用于电感性感测的应用包括:基于差分感测/参考电感读出的差或比的接近度切换,和诸如体重秤的应用,其中可直接使用差分感测/参考电感读出的比。
LC环形振荡器是指环形(时延)振荡器,其中LC谐振器是延迟元件(在示例实施例中,是主要的延迟元件)。谐振测量是指对LC谐振器的谐振状态的测量,其包括具有稳态振荡的谐振状态,诸如,基于在谐振处的谐振器振荡频率。
概括地说,(诸如,用于接近度切换的)电感性感测提供了基于作为LC环形振荡器实施的感测/参考谐振器的差分电感读出,该感测/参考谐振器具有LS/LR电感器线圈和共享的(时间多路复用的)谐振器电容器。环形振荡器包括匹配的Lsense/Lref驱动器,其(由外部启用信号)时间多路复用以基于通过环形振荡器从Lsense/Lref谐振器(建立LC环形振荡器环路)获得的(诸如,谐振状态的)所得Lsense/Lref谐振测量,向Lsense/Lref谐振器提供Lsense/Lref谐振器激励信号。差分读出数据基于时间多路复用的Lsense/Lref谐振测量,分别对应于LS/LR线圈电感(诸如,基于Lsense/Lref谐振器振荡频率)。环形振荡器可以用施密特触发器实现,其将模拟谐振测量转换成至Lsense/Lref驱动器的数字输入。驱动器匹配和布局匹配可以用来提高精度。驱动器输出处的寄生电容的影响可以通过使不活动的LS/LR线圈电感两端短路或自举来抑制。
图1A/1B说明基于具有共享电容器的感测/参考LC环形振荡器的具有差分电感读出的电感性传感器120的示例实施例。差分感测(Lsense)和参考(Lref)谐振器(LS/LR,Cc)被耦合到包括IDC内核121的电感数据转换器(IDC)。
Lsense/Lref谐振器和IDC内核121形成双感测/参考LC环形振荡器,其中Lsense/Lref谐振器被时间多路复用以启用利用共享电容器Cc的谐振器操作。
Lsense和Lref谐振器包括LS和LR电感器线圈,每个线圈耦合到共有(共享)电容器Cc,形成双LC谐振电路。如所说明的,谐振器电感器线圈由电感器元件125和电感器元件127表示,该电感器元件125包括:感测电感器线圈LS和以电阻器RS表示的损耗因子,该电感器元件127包括:参考电感器线圈LR和由电阻器RR表示的损耗因子。因此,该谐振器电感器线圈可以由LS/LR或125/127引用。
使用感测和参考电感器线圈LS和LR消除温度漂移。然而,精确的差分电感读出需要匹配LS和LR传感器输入(测量)。使用具有时间多路复用的Lsense/Lref谐振器的感测/参考LC环形振荡器启用利用共享的电容器的谐振器操作,从而消除对精确匹配的单独谐振器电容器的需要。此外,LC环形振荡器具有低本底噪声,从而提供低相位抖动。
IDC内核121使用施密特触发器122和匹配的Lsense和Lref反相驱动器124、126驱动Lsense/Lref谐振器作为LC环形振荡器。施密特触发器122具有在耦合到共有(共享)电容器Cc的LCOM输入端口处耦合到Lsense/Lref谐振器的输入,以及耦合到Lsense/Lref驱动器124、126的输出。驱动器124/126通过耦合到LS和LR电感器线圈的LSENSE和LREF输出端口耦合到相应的Lsense/Lref谐振器。
施密特触发器122将通过LCOM端口从Lsense/Lref谐振器接收到的模拟谐振测量转换成数字Lsense/Lref谐振器激励信号。匹配的Lsense/Lref反相驱动器124、126驱动Lsense/Lref谐振器激励信号离开LSENSE/LREF输出端口到谐振器。
通过外部启用信号OEsense/OEref来启用/禁用Lsense/Lref驱动器124、126以时间多路复用Lsense/Lref谐振器激励信号,从而针对利用共享电容器Cc的操作,时间多路复用Lsense/Lref谐振器(见图1B,124_OE、126_OE)。即,当LS感测电感器线圈的电感被测量(Lsense谐振测量输入到施密特触发器)时,只有OEsense是活动的以启用Lsense驱动器124,而OEref是低的,从而禁用Lref驱动器126(高输出阻抗)。而且,当测量LR参考电感器线圈的电感(Lref谐振测量输入到施密特触发器)时,只有OEref是活动的以启用Lref驱动器124,而OEsense是低的,从而禁用Lsense驱动器126(高输出阻抗)。
在用于实现Lsense/Lref环形振荡器的这个时间多路复用配置中,施密特触发器122和谐振器电容器Cc被共享。在Lsense/Lref驱动器124、126之间的失配导致从施密特触发器输入到输出的传播延迟中的失配,和输出阻抗中的失配。对于延迟的失配需求可以在延迟仅是总的振荡时期的小部分(例如,小于2%)的条件下被放松。如果驱动器的输入电阻Rout<ωLS并且Rout<ωLR(其中,ω=6.28*谐振器振荡频率),在输出阻抗中的失配可以被放松。
注意,环形振荡器内核中的模拟施密特触发器122是对提供噪声抗扰度的设计选择。对于具有降低噪声抗扰度需求的某个应用,可以消除模拟施密特触发器。
对于图1A中的示例电感性传感器,图2A/2B说明对于Lsense(感测)谐振器(LS,Cc)的示例LC环形振荡器操作。感测侧LC环形振荡器包括施密特触发器122和反相驱动器124。
施密特触发器122通过耦合到共享电容器Cc是LCOM端口从Lsense谐振器(LS/Cc)接收Lsense谐振测量125osc。施密特触发器将Lsense谐振测量125osc转换为数字Lsense振荡器激励信号122A。
Lsense谐振器的实际的振荡模式依赖于施密特触发器相对于从Lsense驱动器124输出的Lsense谐振器激励信号的水平的阈值。图2B说明在(在共享电容器Cc两端的)谐振器振荡频率125osc与用来生成数字Lsense谐振器激励信号122A的高/低施密特触发器水平之间的关系。一旦施密特触发器122的输入穿过阈值高水平,缓冲器的输出就被驱动为低,以及一旦施密特触发器122的输入降到低于阈值低水平,输出就被驱动为高。
例如,阈值高/低值可以关于Vdd被设置,诸如,a_高*Vdd和a_低*Vdd。由于Cc两端的谐振器振荡信号近似为驱动谐振器的方波的一次谐波(且因此是正弦波),a_高和a_低确定在施密特触发器的输入处的在驱动传感器的方波和正弦波之间的相位差。对于a_高=2/3和a_低=1/3,振荡频率近似为:
Figure GDA0002447776560000061
参照图1A,差分电感读出基于LS和LR线圈电感,其来源于Lsense/Lref谐振器的时间多路复用的Lsense/Lref谐振测量。对于示例实施例,IDC内核121包括作为差分频率计数器141实现的差分读出。
频率计数器141被耦合为接收差分时间多路复用的施密特触发器数字输出(图2B)。施密特触发器数字输出基于至施密特触发器122的时间多路复用的Lsense/Lref谐振测量输入。施密特触发器数字输出的频率依赖谐振器振荡频率,其为LS/LR线圈电感的函数。
虽然示例实施例实现基于Lsense/Lref谐振器振荡频率的来源于差分(时间多路复用的)感测/参考LC环形谐振器的差分电感读出,但可以使用LS/LR线圈电感的其他测量。例如,当传感器电感可以被测量为由感应的涡电流引起的反电动势的变化时,传感器电感也可以被测量为由感应的涡电流损耗导致的传感器损耗中的变化,以及基于在传感器电感和损耗因子中的变化的总传感器阻抗中的变化。
对于使用感测/参考LC环形振荡器的电感性传感器120的示例实施例,图3说明寄生电容Cpar对感测/参考驱动器124、126的影响,其包括引入第二谐振模式。
正如所说明的,时间多路复用相位(对于Lsense谐振器)正读取LS线圈电感,并且因此Lsense驱动器124被启用以驱动谐振器激励信号到Lsense谐振器。因此,Lsense驱动器124具有低的输出阻抗,而Lref驱动器被禁用,并且具有高输出阻抗(其可被称为高-Z)。
理想地,仅Lsense谐振器(LS Cc)是活动的,其由通过LS电感器线圈的虚线125A指示。由于这个驱动器的低输出阻抗,加载启用的Lsense驱动器124的寄生电容Cpar对谐振器振荡频率没有影响,并且因此对电感读出没有影响。然而,如通过虚线127A指示的,加载禁用的Lref驱动器126(高-Z)的寄生电容器Cpar添加通过不活动的LR电感器线圈的第二谐振模式。类似地,当Lref驱动器126被启用且Lsense驱动器124被禁用(高-Z)时,加载驱动Lsense谐振器的禁用的Lsense驱动器的寄生电容器Cpar引起通过不活动的Ls电感器线圈的第二谐振模式。第二谐振模式是不期望的,因为其干扰期望的谐振模式。
图4和图5说明电感性传感器120的替代的示例实施例,其包括:对感测/参考LC环形振荡器的修改以最小化由寄生电容引起的第二谐振模式。为了抑制第二谐振模式,这些替代的实施例防止流动通过寄生电容器和不活动的LS/LR电感器线圈的电流。
图4说明了示例实施例,其中,LC环形振荡器包括:在LS和LR电感器线圈两端连接的短路开关Ssense、Sref以选择性地短路不活动LS/LR电感器线圈。如果使用匹配的布局,两个寄生电容器也被匹配,并且不影响差分电感测量的精度。对于这个实施方式,寄生电容Cpar被添加到谐振器电容Cc。
图5说明了示例实施例,其中,LC环形振荡器包括:在LS和LR电感器线圈两端与相应自举缓冲器放大器535、537串联连接的短路开关Ssense、Sref以选择性地自举在禁用的谐振器两端的共有电容器电压。自举放大器可以像源极跟随器或发射极跟随器一样简单。这种实施方式的优点是寄生电容器之间的任何失配不影响整体精度。
图6A和图6B根据示例实施例说明对于电感性接近度切换的电感性传感器系统600的示例实施例。
IDC 601被耦合到感测/参考谐振器,其中,LSENSE和LREF输出分别耦合到LS和LR电感器线圈,且LCOM输入耦合到共有(共享)谐振器电容器Cc。对于这个示例接近度切换应用,IDC 601基于LS和LR线圈电感的差(或比)提供接近度切换。
IDC 601基于感测/参考LC环形振荡器提供差分电感读出,如关于图2A/2B所描述的。差分IDC内核621包括感测和参考LC环形振荡器转换器,其包括感测/参考谐振器(感测/参考LS/LR电感器线圈)。
差分IDC内核621对至数字施密特触发器651的输入提供差分电感读出(LS+和LR-)。正如说明的,数字施密特触发器651的接近度切换响应基于提供的作为来自IDC内核621的差分电感读出的LS和LR线圈电感的差(LS-LR)。
替代地,数字施密特触发器651可被配置为基于差分电感读出进行切换,该差分电感读出为LS和LR线圈电感的比。另外,如果差分电感读出为电感LS/LR的比,使得,如果LR是已知的,可以计算LS,然后差分电感比LS/LR可以被直接用于像体重秤的应用,以及对于这种实施方式,不需要数字施密特触发器651。
总的来说,(诸如,用于电感性接近度感测/切换的)电感性感测系统的示例实施例包括:具有LS/LR感测/参考电感器线圈的差分感测(Lsense)和参考(Lref)谐振器,和耦合到LS和LR电感器线圈的共有电容器Cc。电感数据转换器(IDC)被耦合到Lsense/Lref谐振器,该IDC通过LSENSE/LREF输出端口分别被耦合到LS/LR电感器线圈,并且通过LCOM输入端口被耦合到共有电容器Cc。具有通过LSENSE输出被耦合到LS电感器线圈的输出且具有耦合到LCOM输入的输入的Lsense驱动器通过外部启用信号OEsense被选择性地启用。具有通过LREF输出被耦合到LR电感器线圈的输出且具有被耦合到LCOM输入的输入的Lref驱动器通过外部启用信号OEref被选择性地启用。OEsense和OEref信号被控制以时间多路复用Lsense和Lref驱动器的操作。
Lsense驱动器和Lsense谐振器可操作为Lsense环形振荡器,以当通过OEsense信号启用时,基于通过LCOM输入从Lsense谐振器获得的所得时间多路复用的Lsense谐振测量,驱动时间多路复用的Lsense谐振器激励信号通过LSENSE输出到Lsense谐振器,来维持Lsense谐振器振荡。Lref驱动器和Lref谐振器可操作为Lref环形振荡器,以当通过OEref信号启用时,基于通过LCOM输入从Lref谐振器获得的所得时间多路复用的Lref谐振测量,驱动时间多路复用的Lref谐振器激励信号通过LREF输出到Lref谐振器,来维持Lref谐振器振荡。读出电路系统基于时间多路复用的Lsense和Lref谐振测量提供差分读出数据,其分别对应于LS和LR电感器线圈的电感。
在其他实施例中,Lsense谐振测量可以对应于Lsense谐振器的谐振状态,其包括:具有稳态振荡的谐振状态,以及Lref谐振测量可对应于Lref谐振器的谐振状态,其包括:具有稳态振荡的谐振状态。差分读出数据可以基于Lsense和Lref谐振器振荡频率,如分别与LS/LR电感器线圈的电感有关。LC环形振荡器可以使用施密特触发器实现,该施密特触发器耦合到LCOM输入以基于预定的高和低阈值,将来自Lsense/Lref谐振器的时间多路复用的Lsense/Lref谐振测量转换为数字施密特触发器输出,其中,Lsense/Lref驱动器经耦合以接收施密特触发器输出。Lsense/Lref驱动器可以使用匹配的电路系统制造以提供匹配的输出阻抗,并且布局匹配可以用于Lsense/Lref驱动器以匹配在Lsense/Lref驱动器的输出处的相应寄生电容。此外,下列任一种方法都可以抑制Lsense/Lref驱动器输出处的寄生电容:(a)分别在LS/LR电感器线圈两端连接的Ssense/Sref短路开关,其可操作以选择性地短路不活动的电感器线圈;或者(b)分别在LS/LR电感器线圈两端与相应自举缓冲器放大器串联连接的Ssense/Sref短路开关,Ssense/Sref开关可操作以选择性地自举来自在不活动的电感器线圈两端的共有电容器Cc的电压。
在所描述的实施例中修改是可能的,并且在权利要求范围内其它实施例是可能的。

Claims (21)

1.一种适于利用外部第一谐振器和外部第二谐振器操作的电感数据转换器集成电路,所述第一谐振器和第二谐振器分别包括第一电感器线圈和第二电感器线圈,且包括共有电容器,所述电感数据转换器集成电路包含:
用于耦合到所述第一电感器线圈的第一输出;
用于耦合到所述第二电感器线圈的第二输出;
用于耦合到所述共有电容器的第一输入;
第一驱动器,其具有耦合到所述第一输出的输出,和耦合到所述第一输入的输入,所述第一驱动器通过第一信号选择性地被启用;
第二驱动器,其具有耦合到所述第二输出的输出,和耦合到所述第一输入的输入,所述第二驱动器通过第二信号选择性地被启用;
经控制以时间多路复用所述第一驱动器和第二驱动器的操作的所述第一信号和第二信号;
所述第一驱动器与所述第一谐振器可操作为第一环形振荡器,以当由所述第一信号启用时,基于从所述第一输入接收的时间多路复用的第一谐振测量驱动时间多路复用的第一谐振器激励信号通过所述第一输出;
所述第二驱动器与所述第二谐振器可操作为第二环形振荡器,以当由所述第二信号启用时,基于从所述第一输入接收的时间多路复用的第二谐振测量驱动时间多路复用的第二谐振器激励信号通过所述第二输出;以及
读出电路系统,所述读出电路系统用以基于所述时间多路复用的第一谐振测量和第二谐振测量提供差分读出数据,其分别对应于所述第一电感器线圈和所述第二电感器线圈的电感。
2.根据权利要求1所述的集成电路,其中:
所述第一输出被耦合到外部的第一电感器线圈;
所述第二输出被耦合到外部的第二电感器线圈;
所述第一输入被耦合到所述共有电容器;
所述时间多路复用的第一谐振器激励信号被驱动通过所述第一输出到所述第一谐振器,以维持第一谐振器振荡;以及
所述时间多路复用的第二谐振器激励信号被驱动通过所述第二输出到所述第二谐振器,以维持第二谐振器振荡。
3.根据权利要求2所述的集成电路,其中:
所述第一谐振测量对应于所述第一谐振器的谐振状态,其包括具有稳态振荡的谐振状态;以及
所述第二谐振测量对应于所述第二谐振器的谐振状态,其包括具有稳态振荡的谐振状态。
4.根据权利要求1所述的集成电路,其中,所述读出电路系统基于第一谐振器振荡频率和第二谐振器振荡频率提供差分读出数据,分别与所述第一电感器线圈和第二电感器线圈的所述电感相关。
5.根据权利要求1所述的集成电路,其进一步包含:
耦合到所述第一输入的施密特触发器,以基于提供给所述第一驱动器和第二驱动器的预定的高阈值和低阈值,将来自所述第一谐振器和第二谐振器的所述时间多路复用的第一谐振测量和第二谐振测量转换为数字施密特触发器输出。
6.根据权利要求1所述的集成电路,其中:
所述第一驱动器和第二驱动器用匹配的电路系统制造以提供匹配的输出阻抗;以及
布局匹配被用于所述第一驱动器和第二驱动器以匹配在所述第一驱动器和第二驱动器的所述输出处的相应寄生电容。
7.根据权利要求2所述的集成电路,进一步包含以下中的一个:
分别在所述第一电感器线圈和第二电感器线圈两端连接的第一短路开关和第二短路开关,其可操作以选择性地短路所述第一和第二电感器线圈中的不活动的一个;以及
分别在所述第一电感器线圈和第二电感器线圈两端与相应自举缓冲器放大器串联连接的第一短路开关和第二短路开关,所述第一开关和第二开关可操作以选择性地自举在所述电感器线圈中的不活动的一个两端的来自所述共有电容器的电压。
8.根据权利要求2所述的集成电路,其用作电感性开关,其中:
所述第一电感器线圈被设置用于检测导电目标的接近度;且
所述读出电路系统提供对应于接近度事件的差分读出数据,在所述接近度事件中所述目标在至所述第一电感器线圈的预定义的接近度处。
9.一种电感性感测系统,其包含:
差分第一谐振器和第二谐振器,其包括:第一电感器线圈;第二电感器线圈;和耦合到所述第一电感器线圈和第二电感器线圈的共有电容器;
耦合到所述第一谐振器和第二谐振器的电感数据转换器,所述电感数据转换器通过第一输出和第二输出分别耦合到所述第一电感器线圈和第二电感器线圈,且通过第一输入耦合到所述共有电容器,所述电感数据转换器包括:第一驱动器和第二驱动器,所述第一驱动器具有通过所述第一输出耦合到所述第一电感器线圈的输出,和耦合到所述第一输入的输入,所述第一驱动器通过第一信号选择性地被启用;以及所述第二驱动器具有通过所述第二输出耦合到所述第二电感器线圈的输出,和耦合到所述第一输入的输入,所述第二驱动器通过第二信号选择性地被启用;
经控制以时间多路复用所述第一驱动器和第二驱动器的操作的所述第一信号和第二信号;
所述第一驱动器和所述第一谐振器可操作为第一环形振荡器,以当通过所述第一信号启用时,基于通过所述第一输入从所述第一谐振器获得的所得时间多路复用的第一谐振测量驱动时间多路复用的第一谐振器激励信号通过所述第一输出到所述第一谐振器,以维持第一谐振器振荡;
所述第二驱动器和所述第二谐振器可操作为第二环形振荡器,以当通过所述第二信号启用时,基于通过所述第一输入从所述第二谐振器获得的所得时间多路复用的第二谐振测量驱动时间多路复用的第二谐振器激励信号通过所述第二输出到所述第二谐振器,以维持第二谐振器振荡;
所述电感数据转换器包括:读出电路系统,该读出电路系统用以基于所述时间多路复用的第一谐振测量和第二谐振测量提供差分读出数据,其分别对应于所述第一电感器线圈和第二电感器线圈的电感。
10.根据权利要求9所述的系统,其中:
所述第一谐振测量对应于所述第一谐振器的谐振状态,其包括具有稳态振荡的谐振状态;以及
所述第二谐振测量对应于所述第二谐振器的谐振状态,其包括具有稳态振荡的谐振状态。
11.根据权利要求9所述的系统,其中,所述读出电路系统基于第一谐振器振荡频率和第二谐振器振荡频率提供差分读出数据,分别与所述第一电感器线圈和第二电感器线圈的所述电感相关。
12.根据权利要求9所述的系统,其中,所述第一和第二环形振荡器用施密特触发器实现,所述施密特触发器耦合到所述第一输入以基于提供到所述第一驱动器和第二驱动器的预定高阈值和低阈值,将来自所述第一谐振器和第二谐振器的所述时间多路复用的第一谐振测量和第二谐振测量转换为数字施密特触发器输出。
13.根据权利要求9所述的系统,其中:
所述第一驱动器和第二驱动器用匹配的电路系统制造以提供匹配的输出阻抗;以及
布局匹配被用于所述第一驱动器和第二驱动器以匹配在所述第一驱动器和第二驱动器的所述输出处的相应的寄生电容。
14.根据权利要求9所述的系统,其进一步包含以下中的一个:
分别在所述第一电感器线圈和第二电感器线圈两端连接的第一短路开关和第二短路开关,其可操作以选择性地短路所述电感器线圈中的不活动的一个;以及
分别在所述第一电感器线圈和第二电感器线圈两端与相应自举缓冲器放大器串联连接的第一短路开关和第二短路开关,所述第一开关和第二开关可操作以选择性地自举在所述电感器线圈中的不活动的一个两端的来自所述共有电容器的电压。
15.根据权利要求9所述的系统,其用作电感性开关,其中:
所述第一电感器线圈被设置为检测导电目标的接近度;并且
所述读出电路系统提供对应于接近度事件的差分读出数据,在所述接近度事件中所述目标在至所述第一电感器线圈的预定义的接近度处。
16.一种用于适于与第一谐振器和第二谐振器一起使用的电感性感测的方法,所述第一谐振器和第二谐振器分别包括:第一电感器线圈和第二电感器线圈,并且包括:共有电容器,所述方法包含:
驱动所述第一谐振器作为时间多路复用的第一环形振荡器,包括:基于从所述第一谐振器输入到所述第一环形振荡器的所得时间多路复用的第一谐振测量来驱动时间多路复用的第一谐振器激励信号进入所述第一谐振器,以维持第一谐振器振荡;
驱动所述第二谐振器作为时间多路复用的第二环形振荡器,包括:基于从所述第二谐振器输入到所述第二环形振荡器的所得时间多路复用的第二谐振测量,驱动时间多路复用的第二谐振器激励信号进入所述第二谐振器,以维持第二谐振器振荡;
对所述第一环形振荡器和第二环形振荡器的操作进行时间多路复用以启用通过所述第一谐振器和第二谐振器共享所述共有电容器;以及
基于所述时间多路复用的第一谐振测量和第二谐振测量提供差分读出数据,其分别对应于所述第一电感器线圈和第二电感器线圈的电感。
17.根据权利要求16所述的方法,其中:
所述第一谐振测量对应于所述第一谐振器的谐振状态,其包括具有稳态振荡的谐振状态;以及
所述第二谐振测量对应于所述第二谐振器的谐振状态,其包括具有稳态振荡的谐振状态。
18.根据权利要求16所述的方法,其中,所述差分读出数据基于第一谐振器振荡频率和第二谐振器振荡频率,分别与所述第一电感器线圈和第二电感器线圈的所述电感相关。
19.根据权利要求16所述的方法,其中,所述第一和第二环形振荡器由施密特触发器实现,所述施密特触发器与第一输入耦合,以基于提供到所述第一驱动器和第二驱动器的预定高阈值和低阈值,将来自所述第一谐振器和第二谐振器的所述时间多路复用的第一谐振测量和第二谐振测量转换为数字施密特触发器输出。
20.根据权利要求16所述的方法,其进一步包含以下中的一个:
选择性地短路所述第一和第二电感器线圈的中的不活动的一个;以及
选择性地自举在所述第一和第二电感器线圈中的不活动的一个两端的来自所述共有电容器的电压。
21.根据权利要求16所述的方法,其用于电感性切换中,其中:
所述第一电感器线圈被设置为检测导电目标的接近度;以及
所述差分读出数据对应于接近度事件,在所述接近度事件中所述目标在至所述第一电感器线圈的预定义的接近度处。
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